- Информация о материале
Ученые из Института неорганической химии имени А. В. Николаева (Новосибирск) синтезировали три новых комплекса на основе иридия и азотсодержащих ароматических органических молекул. Полученные соединения обладают ярко выраженной окислительно-восстановительной активностью. Это свойство в перспективе можно использовать для генерации активных форм кислорода для уничтожения опухолевых клеток.
О разработаках сотрудников Института ─ в новостях РНФ.
Кроме того, одно из полученных соединений оказалось способно высвобождать оксид азота(II) — биологически активную молекулу, которая также участвует в разрушении клеточных структур. Благодаря этому полученные комплексы потенциально можно будет использовать в противораковой терапии. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences (2023, 24, 13, 10457. "Iridium Complexes with BIAN-Type Ligands: Synthesis, Structure and Redox Chemistry").
Комплексные соединения, состоящие из металлов и органических молекул, называемых лигандами, часто используются в качестве катализаторов — веществ, ускоряющих химические реакции. Дело в том, что металл в составе комплексов может отдавать или принимать электроны от других соединений. Это активирует вступающие в реакцию молекулы и позволяет синтезировать из них нужные для химии и фармацевтики продукты. Чтобы комплексное соединение могло взаимодействовать с разнообразными молекулами, то есть проявляло высокую активность, оно должно обладать окислительно-восстановительными способностями в широком диапазоне, то есть «уметь» отдавать и/или принимать большое количество электронов.
С этой точки зрения в качестве катализаторов и биологически активных соединений перспективны комплексы на основе металлов и бис(имино)аценафтенов — азотсодержащих ароматических молекул, обладающих окислительно-восстановительной активностью. Такие органические молекулы способны обратимо принимать до четырех электронов, а потому легко вступают в различные химические превращения. Благодаря этому подобные комплексы потенциально можно использовать не только в катализе, но и в бионеорганической химии, например, для генерации активных форм кислорода с целью уничтожения опухолевых клеток, однако до сих пор их свойства остаются недостаточно изученными.
Ученые из Института неорганической химии имени А. В. Николаева (Новосибирск) синтезировали три новых комплекса иридия с бис(имино)аценафтеном. Иридий представляет собой редкий металл, который, как и его органический «партнер», может находиться в разных окислительно-восстановительных состояниях. Чтобы получить первый комплекс, авторы взяли за основу коммерчески доступное хлорсодержащее соединение иридия и при нагревании смешали его с раствором бис(имино)аценафтена. В результате получили кристаллическое вещество, которое извлекли из раствора выпариванием. Второй и третий комплексы синтезировали на основе первого, добавив к нему азот- и фторсодержащие реагенты.
Затем авторы исследовали строение полученных молекул с помощью рентгеноструктурного анализа. Этот метод позволяет определить взаимное расположение атомов в веществе по тому, как оно рассеивает рентгеновские лучи. Анализ показал, что в каждом из комплексов атом иридия соединяется только с одной молекулой бис(имино)аценафтена. Остальное пространство вокруг иридия занимают вспомогательные лиганды. При этом наиболее необычное строение имел второй комплекс, содержащий молекулу оксида азота(II), расположенную по отношению к иридию «изогнутым» способом. Особенностью этого соединения является его неустойчивость, поскольку оксид азота легко отделяется от остальной части комплекса.
Оксид азота(II) известен своей биологической активностью: он участвует во многих биохимических реакциях в клетке, в частности, способен вступать в реакции с белками, приводя к нарушению их функции. В связи с этим оксид азота, образующийся при распаде полученного авторами комплекса, может потенциально использоваться для борьбы с раком.
«Мы планируем исследовать биологическую активность как уже полученных, так и вновь синтезированных комплексов иридия с бис(имино)аценафтенами на раковых клетках, поскольку такие окислительно-восстановительные системы, по нашему мнению, перспективны для их уничтожения. Если на клеточных культурах эксперименты пройдут успешно, мы сможем продолжить их на мышах», — рассказывает ведущий исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Гущин, доктор химических наук, заведующий лабораторией химии комплексных соединений, главный научный сотрудник ИНХ СО РАН.
- Информация о материале
О разработаках сотрудников ИНХ СО РАН ─ в репортаже телеканала Вести Новосибирск. "Ученые изобрели вещества, которые смогут самостоятельно разделять природный газ на компоненты. Исследователи уверены, это удешевит процесс очистки природного газа."
Вести Новосибирск, 19.07.2023
В июле 2024 года тарифы на газ вырастут на восемь процентов, заявили в антимонопольной службе, тем временем новосибирские ученые предлагают сделать газ дешевле.
Природный газ ─ вещество многокомпонентное с преобладанием метана. Его используют в быту, на производстве, для заправки автомобилей. Очищают и производят голубое топливо на гигантских заводах с помощью низких температур. Процесс дорогостоящий. Сибиряки придумали, как его значительно удешевить.
«Мы изобрели сорбент для разделения легких углеродов – компонентов природного газа. Мезопористый каркас с крупными ячейками и узкими проходами, которые позволяют регулировать абсорбцию газа. Мы назвали сорбенты "NIIС-20" по имени нашего института», ─ рассказал заместитель директора по научной работе Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН Данил Дыбцев.
Пористые кристаллы как губка фильтруют голубое топливо. Сорбент засыпают в специальную установку и через него прогоняют природный газ.
«На микроуровне происходит заход газа, паров и других соединений. Какие-то из них хорошо удерживаются внутри, некоторые ─ хуже, и за счет этого происходит разделение», ─ пояснил старший научный сотрудник Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН Денис Самсоненко.
Порошок не только задерживает примеси, но и очищает полезное ископаемое. По трубам из установки выходят метан, бутан и пропан. Полимер можно использовать несколько раз, очищая после применения. Сибирские химики уверяют, технология позволяет экономить электроэнергию и время. Предлагаемый вариант ─ самый дешевый в мире.
Для синтеза вещества необходимо построить мощное производство, и только потом можно передавать технологию для переработки газа.
Анастасия Путинцева
Новость в других источниках:
Дзен, 19.07.2023
- Информация о материале
Ученые Института неорганической химии имени А. В. Николаева получили безопасные, удобные и доступные вещества-предшественники – карбонатные комплексы платины – для получения катализаторов, и совместно с сотрудниками Института катализа имени Г. К. Борескова (Новосибирск) провели испытания полученных соединений.
Российская академия наук, 12.07.2023 Сода в 20 раз улучшает работу катализатора
Сибирские ученые обнаружили простой метод получения платиновых карбонатных комплексов. Они могут выступать в качестве удобных и экологичных предшественников катализаторов на основе платины. С помощью новой технологии, требующей лишь гидроксид платины и пищевую соду, авторы получили катализатор, который в расчете на один атом платины позволяет получить в 23 раза больше водорода из гидразина по сравнению с аналогичными катализаторами. Результаты исследования, поддержанного Президентской программой Российского научного фонда, опубликованы в журнале ACS Inorganic Chemistry.
Устойчивый коллоидный раствор частиц оксида платины в воде, полученный нагреванием карбонатного раствора гидроксида платины. Источник: Данила Васильченко.
Соединения платины широко используются в промышленности, медицине, водородной энергетике и других отраслях производства в качестве катализаторов – веществ, которые ускоряют химические реакции, но сами при этом не расходуются. Платина обладает каталитической активностью по отношению к самым разнообразным классам веществ. Например, с ее помощью нейтрализуют автомобильные выхлопные газы, а также в промышленных масштабах получают азотную кислоту. Высокая устойчивость платины к взаимодействию с другими веществами обуславливает длительный срок службы катализаторов. Все эти достоинства вызывают неугасающий интерес к разработке новых веществ и материалов на основе платины.
Характеристики катализатора во многом зависят от вещества-предшественника, или прекурсора, из которого его получают. В процессе синтеза исходное соединение определяет размер образующихся частиц платины, а также возможные примеси в конечном продукте – платиновом катализаторе. Большинство современных веществ-предшественников платины представляют собой растворы агрессивных минеральных кислот, например, азотной или соляной. Такие прекурсоры приводят к коррозии применяемой для получения катализатора технической аппаратуры, вредны для персонала, задействованного на производстве, а также разрушают материал носителя в ходе химической реакции, что снижает активность катализатора и мешает использовать его повторно.
Ученые Института неорганической химии имени А. В. Николаева (Новосибирск) получили безопасные, удобные и доступные вещества-предшественники – карбонатные комплексы платины – для получения катализаторов, и совместно с сотрудниками Института катализа имени Г. К. Борескова (Новосибирск) провели испытания полученных соединений. Изначально ученые обнаружили, что в растворах гидроксида платины, долго стоявших на воздухе, образуются платино-карбонатные комплексы. Источником карбоната при этом служит углекислый газ, проникающий в раствор из атмосферы. Исследователи изучили механизм взаимодействия углекислого газа с ионами платины и выяснили, что в результате образуется несколько вариантов устойчивых карбонатных комплексов платины, которые и послужили основой для будущих катализаторов.
Стабильность комплексов оказалась неожиданной для исследователей, поскольку аналогичные карбонатные соединения других благородных металлов, таких как палладий и родий, быстро распадаются. Карбонатные комплексы платины же достаточно устойчивы, однако при длительном хранении или при нагревании они превращаются в наночастицы оксида платины. Если же в раствор с карбонатными комплексами внести суспензию каких-либо твердых частиц, например оксида церия или графитоподобного нитрида углерода, то наночастицы оксида платины образуются прямо на поверхности этих носителей, что позволяет получать платиновые катализаторы. Таким способом исследователи получили материал, в котором на поверхности носителя располагались не просто частицы чистой платины, а ее сплава с никелем.
Далее ученые проверили активность полученных катализаторов, используя их для ускорения реакции разложения гидразина. Гидразин применяется как топливо для двигателей ракет, но его также можно использовать для получения и компактного хранения водорода – экологически чистого топлива. В присутствии частиц сплава платины и никеля гидразин распадается на азот и водород. Все испытанные катализаторы показали избирательность более 97 % в этой реакции, что говорит о высокой эффективности превращения. Наибольшую скорость, около 500 молекул водорода в час на одном атоме платины, показал катализатор, в котором частицы платина-никель были нанесены на молекулу оксида церия. Он также оказался очень устойчивым в условиях реакции и выработал в 23 раза больше водорода в пересчете на один атом платины, чем другие аналогичные материалы. Кроме того, оказалось, что другой платино-никелевый катализатор на графитоподобном нитриде углерода увеличивает свою активность на свету, благодаря чему разложение гидразин-гидрата увеличивается на 40 %.
Установка для долговременного тестирования активности катализатора. Источник: Данила Васильченко.
«Для приготовления катализаторов мы использовали карбонаты, в частности, пищевую соду, имеющую нейтральную кислотность – такие соединения не вызывают коррозии, безопасны для человека и природы, а также стабильны при длительном хранении», – рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Данила Васильченко, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИНХ СО РАН.
Уже после публикации статьи ученые выделили карбонатные комплексы платины в твердую фазу и установили их пространственную структуру. В дальнейшем исследователи планируют вместо воды в качестве растворителя для карбонатных комплексов использовать органические соединения. Ученые хотят проверить, как карбонатные комплексы поведут себя с органическими лигандами. Карбонат достаточно прочно удерживается в соединениях с платиной, но может быть в необходимый момент легко удален просто подкислением раствора. С данной точки зрения карбонатные комплексы перспективны в синтезе платиносодержащих противоопухолевых препаратов.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.
Новость в других источниках:
Indikator, Химия и науки о материалах, 12.07.2023 Обычная сода многократно улучшила работу платинового катализатора
Рамблер/новости, 12.07.2023 Обычная сода многократно улучшила работу платинового катализатора
- Информация о материале
Исследование выполнено сотрудниками Института неорганической химии СО РАН при помощи научной установки "Станция EXAFS-спектроскопии" в Сибирском центре синхротронного и терагерцевого излучения на базе Института ядерной физики СО РАН. Технология позволит удешевить этот процесс и перспективна для использования в энергетике и химической промышленности.
НОВОСИБИРСК, 30 июня. /ТАСС/. Российские ученые создали эффективные сорбенты для выделения углеводородов - метана и этана из многокомпонентных смесей. Технология адсорбционного разделения перспективна для использования в энергетике и химической промышленности, сообщили ТАСС в пятницу в пресс-службе ФИЦ "Институт катализа СО РАН".
"Исследователи Института неорганической химии СО РАН создали мезопористые металл-органические координационные полимеры - уникальные соединения для выделения легких алканов (метана и этана) из сложных многокомпонентных смесей. Эти углеводороды широко используют в энергетике и химической промышленности", - говорится в сообщении.
Традиционно легкие алканы (метан, этан, пропан, бутан и др.), необходимые в энергетике и химической промышленности, и природный газ разделяют с помощью криогенных установок при экстремально низких температурах, однако значительные энергозатраты приводят к снижению рентабельности процесса. Ученые из ИНХ СО РАН предложили использовать другой метод, основанный на технологии разделения газов с помощью адсорбции.
Ученые показали, что разработанные ими сорбенты NIIC-20 демонстрируют высокие значения сорбционной емкости метана, этана, пропана, а также одни из лучших значений селективности. Процесс разделения не требует охлаждения и имеет рекордно высокую производительность.
О модернизации установки
Работы выполнены в рамках проекта по модернизации и проведению исследований на уникальной научной установке (УНУ) "Станция EXAFS-спектроскопии", который реализует Институт катализа СО РАН при поддержке государственной программы "Научно-технологическое развитие Российской Федерации". Установка позволяет исследовать атомную структуру и химический состав различных образцов в жидком и твердом состояниях.
Модернизация позволит проводить эксперименты, для которых в России пока нет приборной базы. Отработанные методики и установки будут перенесены на Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ).
Модернизация станции повысит ее производительность и позволит решать задачи в области разработки каталитических систем нового поколения, исследования функциональных материалов, а также фундаментальной медицины.
Пресс-служба ФИЦ "Институт катализа СО РАН"
Новость в других источниках:
национальныепроекты.рф, 12.07.2023 В Новосибирске предложили новый способ разделения ценных углеводородов
ПРАЙМ, агенство экономической информации, 30.06.2023 В Сибири придумали новый способ получения важнейших углеводородов
© ИНХ СО РАН 1998 – 2024 г.